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超弦理论也许是一部永远写不完的“无字天书”?
近来从网上看到,某些以研究超弦理论见长的名家对这个理论的现状和前景流露了某种很无奈的悲观,给我们的感觉是,一度被视为最有望完成物理学“统一大业”的超弦理论也许是一部永远也写不完的“无字天书”!作为旁观者说这话似有揶揄冒犯之嫌,但无论如何,一个不争的事实是,以超弦理论为龙头的物理学基本理论研究发展到今天,仿佛走到了迷雾缭绕的陡峭山崖前,向上攀登越来越困难。如果打算继续向理想中的巅峰迈进,我想,现在应该是考虑寻找新途径的时候了;而另辟蹊径,首先就要返回出发点,重新审视这样两个问题:
一,关于量子电动力学。作为标准模型重要基础的量子电动力学并没有实现狭义相对论和量子力学之间在基本概念上的交融,那里所谓狭义相对论和量子力学的结合,实际上是前者对后者的单方面“入侵”。要实现相对论和量子力学的全面统一,必须在顺应测不准原理普遍性要求的前提下,对狭义相对论做出完备化的改进。
二,关于闵可夫斯基几何。闵可夫斯基的时空理论是狭义相对论的一种表达形式,但是除了帮助建立四维时空统一性的概念之外,它并没有对狭义相对论做出更多实质性的贡献。为了发展和完善狭义相对论,必须摆脱闵可夫斯基几何的束缚。
我始终认为,如果在这两个最基本、最初度的问题上没有突破,甚至看不到这些问题的存在,便忙不迭的为寻找“终极理论”而奔波,那就好比一个人在茫茫沙漠中穿着鞋底不一样厚的靴子,他以为正在走向目的地,实际上渐行渐远,不知道偏到哪里去了!
正是基于对以上两个问题的考虑,作为探索性的尝试,我提出“吸纳了测不准原理的新狭义相对论”(参见 http://www.scirp.org/journal/PaperInformation.aspx?PaperID=48202 或http://blog.sciencenet.cn/blog-648126-875966.html)。 这项研究首先从测不准原理、时间平移对称性和三维空间球对称性这些被普遍认可的知识出发,同时也借鉴超弦理论用非点粒子模型取代质点概念的研究方法,为夸克、轻子层次上的粒子建立一个内禀四维时空圆柱体模型。然后,利用这个模型推导出一系列既能够兼容狭义相对论的老方程、同时又满足测不准原理要求的完备化的新方程,从而实现了狭义相对论和量子力学在基本概念层次上的融合。新方程揭示时间、空间、质量、能量等概念具有更丰富的内涵,有助于人们重新认识某些物理现象的本质并解决若干悬而未决的重要问题。例如,推导出哈勃常数和若干基本常数之间的关系式,由此式算出理论值H0=70.937km·s-1·Mpc-1,与哈勃空间望远镜重点项目的最终观测结果很好的吻合。又如,导出一个严格计算洛伦兹不变性破缺(LIV)系数ξ的理论公式,对于4×1019eV以上的极高能宇宙线质子算出|ξ|<4.5×10-30<<10-23,所以尽管存在LIV,但是该效应太弱不会明显改变极高能宇宙线能谱的GZK截断,这与HiRes 和Auger的最新观测结果完全一致。
值得注意的是,新方程预言了一个特殊效应,该效应可以使通过加速电场的电子束流以一定的小概率产生远高于束流能量的异常的超高能电子。我在NSRL800MeV电子储存环上做了一个初步实验(参见http://blog.sciencenet.cn/blog-648126-884882.html]),结果显示有该现象存在的可疑迹象。有鉴于此,我提出一项实验建议,呼吁从事高能粒子探测工作的实验物理学家在其它电子储存环上使用更精密的方法和设备探测这种前所未知的异常现象,进而对预言了该现象的新狭义相对论做出严格检验(参见http://blog.sciencenet.cn/blog-648126-855479.html)。
如果这项实验最终给出确证结果,那么还可以引出新狭义相对论又一个有趣的应用——因为这个预言的未知效应可以在较低的加速电压下导致异常超高能电子的发生,所以令粒子天体物理学家长期困惑的极高能宇宙线加速机制问题或可借此得以解决。当然,还有其它方面的应用,但在上述理论预言得到实验验证之前讨论它们为时过早,现在说说而已,一切有待这项验证实验的完成。当下的焦点是谁来响应我的建议?谁来实施这个实验!
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GMT+8, 2024-11-23 19:13
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